Hapatekonsentraattien kylmäkuivausprosessin tehostaminen ja säilyvyystulosten mallintaminen

Abstract

Insinöörityössä tehostettiin käytössä olevia hapatekonsentraattien kylmäkuivausohjelmia. Lisäksi työssä mallinnettiin hapatejauheiden elävyyden laskua säilytyksessä eri lämpötiloissa sekä eri suoja-ainepitoisuuksilla. Erilaisia hapatetuotteita oli kolme.

Kylmäkuivausohjelmia tehostettaessa muokattiin vain kuivauksen primäärikuivausvaihetta. Primäärikuivausvaihetta lyhennettiin sekä muutettiin sen lämpötilagradienttia. Monen erillisen lämpötilannoston sijaan lämpötilannosto suoritettiin yhdessä tai kahdessa vaiheessa.

Kolmesta tuotteesta yksi säilyi yhtä hyvin säilytyksessä muokatulla ohjelmalla kuivattuna kuin alkuperäisellä ohjelmalla kuivattuna. Tämän hapatteen muokattu kylmäkuivausohjelma lyheni 11,4 % alkuperäisestä ohjelmasta. Toisesta hapatejauheesta ei saatu vertailu-kelpoista tuotetta, kun käytettiin muokattua ohjelmaa. Viimeinen tuote ei säilynyt säilytyksessä muokatulla ohjelmalla kuivattuna yhtä hyvin kuin alkuperäisellä kylmäkuivausohjelmalla.

Hapatejauheiden säilyvyyksistä tehtiin matemaattiset mallit. Mallin tarkkuus testattiin yhden hapatejauheen aikaisemmista tuloksista. Mallin avulla voidaan ennustaa hapatejauheen elävyyttä eri lämpötiloissa ja eri ajanhetkillä. Mallin tulos erosi määritetystä tuloksesta keskimäärin 0,218 dekadia.

Mallien perusteella huomattiin, että eri hapatteiden kuolemisen aktivaatioenergiat eivät olleet samaa luokkaa toistensa kanssa, mikä viittaa siihen, että eri hapatteissa tapahtuu eri reaktioita, jotka ovat kriittisiä hapatebakteerin selviämiselle.

Tuotantoon voisi harkita ottaa käyttöön ohjelma, jolla kuivattiin hapatejauhe, joka säilytti samat ominaisuudet säilytyksessä kuin alkuperäisellä ohjelmalla kuivattaessa. Kuivauksesta täytyisi tehdä toistoja, joiden jälkeen ohjelma voidaan ottaa käyttöön tuotannossa pienemmin riskein.

The purpose of this final year project was to optimize freeze-drying programs for starter concentrates. An additional goal was to model the viability loss in storage for the starter powders used. There were three different kinds of starters.

The optimization only dealt with the primary drying stage. The primary drying stage was shortened and the temperature gradient was different in the modified program. Instead of raising the temperature in many steps, the temperature was raised in one or two steps.

One of the three products kept its properties during the storage regardless whether it was dried by the original or the modified program. The modified program was made 11,4 % shorter. The second powder which was dried by the modified program was not comparable to the viability results of the powder which was dried by the original program. Finally, the last product had greater viability loss when it was dried by the modified program than when it was dried by the original program.

A model for the viability loss was made from the starter powders. The validity of the model was checked by using previous viability results from one of the starters. With the model it is possible to predict the viabilities at different temperatures and times. The results predicted by the model differed from the results measured by colony count an average of 0,22 decades.

According to the models, the activation energy for cell death differed between starters. This indicates that there are different critical reactions happening in different powders for the survival of the cells.

It could be possible to use the modified program with good product storage properties in production scale. In order to avoid risks in production use, the drying should be repeated.